RFID在省计量中心的应用V10.docx
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RFID在省计量中心的应用V10.docx
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RFID在省计量中心的应用V10
目录
目录-2-
一、需RFID无线射频识的产品不同形态-3-
1、电能表计-3-
2、带托盘电能表计-3-
3、厂家到货纸箱(24只电能表)-4-
4、单一周转箱-4-
5、整垛电能表(6周转箱)-5-
二、RFID读写设备及应用场景-5-
1、RFID读写设备的参数指标-5-
2产品型号及技术参数-6-
3、射频门设备分布及功能描述-10-
4、RFID手持机的主要应用环境-14-
5、固定式读卡器-14-
三、RFID电子标签-17-
1、标签的物理结构及基本参数-17-
2、标签的工作频率-18-
3、标签的远距离耦合方式-18-
4、标签通信协议-18-
5、标签内存信息的写入-19-
6、标签的价格、重写次数及信息存储年限-20-
四、RFID中间件-20-
五、RFID技术的其它问题-21-
1、标准化问题-21-
2、价格问题是制约RFID标签推广应用市场发展的瓶颈-21-
3、技术的突破-22-
4、涉及隐私保护以及安全问题-22-
RFID在省计量中心的应用
提供稳定、可靠、高效的软硬件解决方案,采用RFID无线射频技术,在生产调度平台的统一指挥下,对各生产环节中计量设备进行识别监控。
一、需RFID无线射频识的产品不同形态
1、电能表计
2、带托盘电能表计
3、厂家到货纸箱(24只电能表)
4、单一周转箱
5、整垛电能表(6周转箱)
二、RFID读写设备及应用场景
1、RFID读写设备的参数指标
①、RFID读写器类别:
超高频读写器;
②、支持标签的协议:
ISO18000-6B,EPC-GEN2;
③、工作温度:
-30℃~+70℃;
④、工作频率:
ISM902MHz~928MHz(可定制860M~960M之间任意频段);
⑤、工作方式:
广谱跳频(FHSS);
⑥、发射功率:
0~30dBm,软件可调;
⑦、读卡方式:
定时自动读卡,主从方式读卡,由软件设置;
2产品型号及技术参数
①、RFID自动识别门(工业级)
支持的协议
•ISO18000-6B,EPCGen2
工作频率
•ISM902MHz~928MHz
工作方式
•广谱跳频(FHSS)
发射功率
•0~30dBm多档可调,由软件设置
数据接口
•以太网接口
天线
•内置天线
供电电压
•220V
功耗
•<10W
读卡距离
•<2米(辐射范围仅限于射频门最大体积内)
外形尺寸
•1500mm×1800mm×2500mm
重量
•<100kg
工作温度
•-30℃~+70℃
读卡提示
•蜂鸣器
②、RFID手持机(工业级)
技术参数:
工作频率
•ISM902~928MHz,ISM865~868MHz
支持协议
•ISM860~960MHz(ISO18000-6B/EPCC1GEN2)
工作方式
•广谱跳频(FHSS)
识别距离
•读标签大于2米(标准卡式标签),写标签小于1米(标准卡式标签)
操作系统
•MicrosoftWinCE5.0
•CPUSc2440Samsung400MHz
内存容量
•64MFlashROM64MRAM
数据接口
•标准配置:
蓝牙,WIFI;可选配:
GPS,摄像头,3G(EVDO),GPRS
供电电源
•3.7V(锂电池供电),提供电源适配器
待机时间
•可持续工作9小时以上
防护等级
•IP65
净重
•0.5KG
尺寸
•210*90*53mm
适用温度
•-20℃~+80℃
③、RFID读卡器型号
技术参数:
型号
•GDRF-8742E
支持的协议
•ISO18000-6B,EPCGen2
工作频率
•ISM902MHz~928MHz
工作方式
•广谱跳频(FHSS)或定频发射脉冲方式,由软件设置
发射功率
•0~30dBm多档可调,由软件设置
读卡速度
•由软件设置,单卡平均读取时每64bits小于10ms
读卡方式
•定时自动读卡,主从方式读卡,由软件设置
数据接口
•RJ45(OPC或OMRON协议宏)
数据输入口
•触发输入一组
天线接口
•两个SMA天线接口
供电电源
•DC+5V,2.5A
功耗
•6W
外形尺寸
•194mm×156mm×33mm
重量
•500g
工作温度
•-30℃~+70℃
读卡距离
•5m-10m
读卡提示
•蜂鸣器、指示灯
④、RFID读卡器型号
技术参数:
型号
•GDRF-2811E
支持的协议
•ISO18000-6B,EPCGen2
工作频率
•ISM902MHz~928MHz
工作方式
•广谱跳频(FHSS)
发射功率
•0~20dBm多档可调,由软件设置
数据接口
•RJ45(支持OPC和OMRON协议宏)
天线
•内置天线
供电电源
•DC+9V/4A
功耗
•<2W
写卡距离
•<10cm
读卡距离
•<20cm
外形尺寸
•110mm×120mm×36mm
重量
•265g
工作温度
•-30℃~+70℃
读卡提示
•蜂鸣器
3、射频门设备分布及功能描述
①、到货接收射频门
传送带的高度为:
140cm;宽度为:
100cm;速度为:
24米/分,标准射频门可以直接使用。
功能说明:
(1)100%的读卡成功率;
(2)不应具有写标签功能;
(3)射频门顶部LED应正确显示物品数量;
(4)当出现识别错误时,射频门顶部LED应表现出异常光报警,同时应伴有声音报警;
(5)射频门设备应具备参数设置功能;
②、入立库射频门
传送带的高度为:
70cm;宽度为:
85cm;速度为16米/分,窄边离货架25cm,宽边离隔板70cm;周转箱高12cm;建筑立柱离不合格产品剔除口间距为160cm。
射频门高度不变,内宽应为120cm,外宽应为150cm,长度应为100cm(留出60cm给图象识别系统)。
图像识别系统不能装到射频门内。
功能说明:
(1)对周转箱内电表100%的读卡成功率;
(2)不应具有写标签功能;
(3)射频门顶部LED应正确显示物品数量;
(4)当出现识别错误时,射频门顶部LED应表现出异常光报警,同时应伴有声音报警;
(5)射频门设备应具备参数设置功能;
③、直接出库射频门
传送带的高度为:
78cm;宽度为:
75cm;速度为:
24米/分。
标准射频门可以直接使用。
功能说明:
(1)100%的读卡成功率;
(2)不应具有写标签功能;
(3)射频门顶部LED应正确显示物品数量;
(4)当出现识别错误时,射频门顶部LED应表现出异常光报警,同时应伴有声音报警;
(5)射频门设备应具备参数设置功能;
④、缓冲出库射频门
叉车的宽度是:
120cm,装上表计周转箱后,表计周转箱的宽度不应超过叉车的宽度;叉车装上表计周转箱后的高度为:
120cm。
当叉车将表计周转箱托起后,总体高度应为160cm
射频门的顶部下沿高度不应低于250cm,内侧宽度不应小于180cm,一次性出库电表识别数极限为600块。
射频门的实际尺寸按出库门的实际大小订制。
功能说明:
(1)100%的读卡成功率;
(2)不应具有写标签功能;
(3)射频门顶部LED应正确显示物品数量;
(4)当出现识别错误时,射频门顶部LED应表现出异常光报警,同时应伴有声音报警;
(5)射频门设备应具备参数设置功能;
4、RFID手持机的主要应用环境
电表在经过拆箱、装入周转箱后进入传送带,经过射频门,在识读错误时,从不合格产品剔除口出来,在这个位置需配备一台无线数据实时传输(无线局域网)的RFID手持读写器。
另外,在库前坏表暂存区,拆包区和五楼人工装箱区,也会各配备一台相同的RFID手持读写器。
功能说明:
(1)100%的读卡成功率;
(2)具有写标签功能;
(3)与数据库实时交互,漏读标签,能立即将数据传给数据库;
(4)RFID手持机设备应具备参数设置功能。
5、固定式读卡器
(注:
详细应用场景请参见附录文档:
固定式读卡器使用场景.docx)
①、装箱区操作台RFID读卡器
在装箱区三个操作台的一侧安装RFID读卡器,对周转箱上的标签进行识别。
功能说明:
(1)对周转箱上的标签100%读取成功率;
(2)不应误读到周围其他标签;
(3)读取到的数据应交互给昆船的电控系统;通讯接口为:
RJ45网口(OPC协议)或Profibus-dp。
②、检定入库提升机RFID读卡器
检定入库的两台提升机,每台提升机上配备一台RFID读卡器。
因周围环境和应用的需要,此处的RFID读卡器上的读头会按现场的实际需求订制。
功能说明:
(1)对一垛周转箱最下面的周转箱上标签100%读取成功率;
(2)不应误读到周围其他标签;(六个周转箱垛一起,只读最下面哪个周转箱上的标签)
(3)读取到的数据应交互给昆船的电控系统;通讯接口为:
RJ45网口(OPC协议)或Profibus-dp。
③、配送出库传送带RFID读卡器
配送出库传送带的一侧安装RFID读卡器。
功能说明:
(1)对周转箱上标签100%读取成功率;
(2)不应误读到周围其他标签;
(3)读取到的数据应交互给昆船的电控系统;通讯接口为:
RJ45网口(OPC协议)或Profibus-dp。
注:
①、②、③项的具体交互方式请参见附录文档
昆船固定式读写器与PLC交互协议.DOC
④、检定流水线RFID读卡器
RFID读卡器GDRF-2811E在检定流水线上的应用共有三处位置:
其中两处位置是读取周转箱上标签的信息;另一处位置是读取电表上标签的信息,交给检定流水线,建立起电表与托盘之间的关系。
功能说明:
(1)对周转箱上标签100%读取成功率;
(2)不应误读到周围其他标签;
(3)读取到的数据应交互给三晖的电控系统;通讯接口为:
RJ45网口(支持OMRON协议宏)。
注:
具体交互方式请参见附录文档
固定式读卡器使用场景.docx
三、RFID电子标签
1、标签的物理结构及基本参数
工作模式:
R/W(可读写)
存储容量:
96位EPC编码,64位唯一ID,224位用户数据区
工作频率:
860~960MHz
符合标准:
EPCC1G2(ISO/IEC18000-6C)
安装方式:
粘贴于有金属物和线圈的ABS内部或封装与塑料内
配套读写器:
CSL系列读写器或其它读写器
读取距离:
10m
安全项:
防碰撞、授权读写、信息存取>10年
2、标签的工作频率
超高频与微波频段的标签,简称为微波标签,其典型工作频率为:
433.92MHz,862(902)~928MHz,2.45GHz,5.8GHz。
微波标签可分为有源标签与无源标签两类。
射频识别系统阅读距离一般大于1m,典型情况为4~6m,最大可达10m以上。
计量中心的应用中我们选用的是862(902)~928MHz、无源、识别距离10m以上的圆极化标签。
3、标签的远距离耦合方式
远距离系统一般情况下均采用反射调制工作方式实现标签到读写器方向的数据传输。
远距离系统一般具有典型的方向性,从技术角度来说,满足以下特点的远距离系统是理想的射频识别系统:
(1)标签无源;
(2)标签可无线读写;
(3)标签与读写器支持多标签读写;
(4)适合应用于高速移动物体的识别;
(5)远距离(读写距离大于10m);
(6)低成本(可满足一次性使用要求);
4、标签通信协议
标签与读写器之间交换的是数据,由于采用无接触方式通信,还存在一个空间无线信道,实质上标签与读写器之间的数据交换构成的是一个无线数据通信系统。
因此就存在:
时序系统问题;通信握手问题;数据帧问题;数据编码问题;数据的完整性问题;多标签读写防冲突问题;干扰与抗干扰问题;识读率与误码率问题;数据的加密与安全性问题;读写器与应用系统之间的接口问题。
5、标签内存信息的写入
标签信息的写入方式大致可以分为以下三种类型:
①、标签在出厂时,即已将完整的标签信息写入标签。
这种情况下,应用过程中,标签一般具有只读功能。
只读标签信息的写入也有在应用之前,由专用的初始化设备将完整的标签信息写入。
②、标签信息的写入采用有线接触方式实现,一般称这种标签信息写入装置为编程器。
这种接触式的标签信息写入方式通常具有多次改写的能力。
③、标签在出厂后,允许用户通过专用设备以无接触的方式向标签中写入数据信息。
这种专用写入功能通常与标签读取功能结合在一起形成标签读写器。
具有无线写入功能的标签通常也具有其唯一的不可改写的UID。
这种功能的标签趋向于一种通用标签,应用中,可根据实际需要仅对其UID进行识读或仅对指定的标签内存单元(一次读写的最小单位)进行读写。
6、标签的价格、重写次数及信息存储年限
RFID标签的价格一直是抑制RFID推广应用的瓶颈,标签的重写次数不低于1000次,信息的存储年限大于10年。
四、RFID中间件
如何将【生产调度系统】与RFID读写设备进行连接?
本质是应用系统与硬件接口的问题。
因此,数据交互是整个应用的关键,正确抓取数据、确保数据读取的可靠性、以及有效地将数据传送到后端系统都是必须考虑的问题。
中间件的架构设计解决方案就成为RFID应用的一项极为重要的核心技术。
在计量中心项目中的应用牵涉到下面的外围通讯协议:
①、OPC协议
②、Profibus-Dp协议
③、OMRON协议宏等
注:
详细交互请参加计量中心RFID场景及其接口方案.doc
五、RFID技术的其它问题
RFID在推广应用中仍然存在不少问题和挑战,主要表现在成本、标准、精确度与应用模式等方面。
主要表现在下面几个方面:
缺乏成熟的应用模式和行业标准,以及相关产品标准不统一。
1、标准化问题
标准化是推动产品广泛获得市场接受的必要措施,但射频识别读取机与标签的技术仍未见其统一,因此无法一体化使用。
而不同制造商所开发的标签通讯协定,使用不同频率,且封包格式不一。
而RFID技术又不像条码,虽有常用的共同频率范围,但制造厂商可以自行改变,此外,标签上的芯片性能,存储器存储协议与天线设计约定等,也都没有统一标准。
尽管RFID的有关标准正在逐步开发制定、不断完善,但是不同国家又有自己的规则。
有的业内人士担心,比制定条码标准各国更为困难的是,如果一个国家把某个频率权卖给某个商业企业后,在出现对其他系统的干扰时,这个国家就很难对这个频率段的使用情况进行监督管理。
2、价格问题是制约RFID标签推广应用市场发展的瓶颈
RFID系统不论是标签、读取器和天线,其价格都比较昂贵。
在新的制造工艺没有普及推广之前,高成本的RFID标签只能用于一些本身价值较高的产品。
3、技术的突破
RFID技术上尚未完全成熟,特别是应用于某些特殊的产品,如液体或金属罐等时,大量RFID标签无法正常起作用。
标签的可靠性也是个大问题。
就目前看来,现在普遍使用的134KHz和13.56KHz因传输距离太短,限制了阅读器和RFID标签间的传输距离,使若干标签不能有效地被读取,标签失效率很高。
此外,RFID标签与读取机有方向性,射频识别讯号易被物体阻断,也是RFID技术发展一大挑战。
即使贴上双重标签,仍有3%的标签无法识别。
4、涉及隐私保护以及安全问题
RFID的大规模应用还会涉及到隐私保护以及安全问题,当前的无源RFID系统没有读写能力,所以无法使用密钥验证方法来进行身份验证,如果标签是有源的,并且会收到不断变化的验证密钥,那将会大大提高其安全性,不过这又会增加其成本。
正因为如此,目前的RFID技术要想在对信息有保密要求的领域展开应用还存在着障碍。
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